[發明專利]具有飽和、轉移試樣功能的粗粒土三軸制樣器及制樣法

在審

• 申請號: 202110472964.6
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113155575A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 楊豐春;劉洪光;姜海波;吳亞中;古一棟;龍洋娟;李冰雪;蔡蕊
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/08
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 朱學繪

本發明屬于粗粒土力學性質測試技術領域，具體涉及一種具有飽和、轉移試樣功能的旋壓式粗粒土三軸實驗制樣器，包括反力架底座、試樣帽和制樣桶底座，反力架底座的上端安裝固定連接有凸臺，反力架底座上開設有環形槽，反力架底座的上開設有四個均勻分布的連接螺孔，每個連接螺孔的內部通過螺紋連接有剛性反力柱，凸臺的外側套接有橡膠膜，橡膠膜的外側上下兩端套接有兩個對稱分布的環形止水夾。與傳統的方案相比，本方案通過控制進水閥、控水閥、抽氣閥大幅度地減少了試樣的飽和時間，實現快速飽和；同時通過起樣孔、鋼絲繩、起吊橫梁可非常方便地轉移試樣到三軸試驗機上，結構精妙，操作方便。

技術領域

本發明屬于粗粒土力學性質測試技術領域，具體涉及一種具有飽和、轉移試樣功能的旋壓式粗粒土三軸實驗制樣器及制樣方法。

背景技術

我國西北地區粗粒土地區分布廣泛，興建在粗粒土地基上或以粗粒土作為工程材料的大型水電工程的數量呈現出激增的態勢，以至于水利工程中飽和粗粒土靜、動力特性成研究為工程領域中重要的內容。粗粒土三軸試驗測定力學性能時，通常從工程現場取散體粗粒土試樣至室內試驗室，通過制樣模具將粗粒土重塑并制作成高徑比為2-2.5的圓柱體，且試樣直徑等于或者大于最大粒徑5倍，故常采用一種直徑200mm，高度450mm的標準圓柱試樣。為了模擬粗粒土壩料在飽和狀態下在運行的力學狀態，通常將制作好的試樣進行飽和處理后進行三軸試驗。由于粗粒土為散粒體，在無外側模板支撐下很難維持固定的形狀。粗粒土的三軸試驗中制樣的通常的做法是在粗粒土三軸試驗機的底座上安裝制樣模具通過采用人工擊實、測量、旋壓、液壓、振動等靜、動荷載等方式獲取與實際工程中一致的試樣總體密度且相對均勻的試樣后，在通過試驗機本身的加水壓設備進行飽和。

現有技術中由于三軸試樣體型較大，且粗粒土空隙率相對較大，若僅利用三軸試驗機水泵或者高位水箱飽和土樣，則需要耗費相當長的時間。且僅在水頭作用下飽和，則可能在粗粒土試樣之間發生飽和不均勻、不充分的現象。另外，粗粒土三軸力學實驗往往需要制備多個試樣進行對比結果，而常規飽和粗粒土三軸試樣制備過程需要分層壓實粗粒土、裝卸制樣器各部件，過程相對復雜且耗時。其制樣過程只能在三軸壓力試驗機上進行，故一次只能制得一個試樣，大大限制了實驗的效率。常規粗粒土三軸試樣不能實現在三軸壓力實驗機下制備多個試樣再轉移、運輸到三軸試驗機上進行力學實驗，且轉移過程中對粗粒土三軸試樣的擾動程度難以控制，大大限制了粗粒土三軸試驗的速度與制樣質量控制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有飽和、轉移試樣功能的旋壓式粗粒土三軸實驗制樣器及制樣方法，解決了現有的飽和速度較慢、制樣步驟限定在三軸壓力試驗機上進行，即同時制備試樣數量單一且無法轉移粗粒土試樣，無法精準控制試樣密度的問題。

為了達到上述目的，本發明提供一種具有飽和、轉移試樣功能的旋壓式粗粒土三軸實驗制樣器，包括反力架底座、試樣帽和制樣桶底座，其特征在于：所述反力架底座的上端安裝有凸臺，所述反力架底座上開設有環形槽，所述反力架底座的上開設有多個均勻分布的連接螺孔，每個所述連接螺孔的內部通過螺紋連接有剛性反力柱，所述凸臺的外側套接有橡膠膜，所述橡膠膜的外側套接有兩個對稱分布的環形止水夾，所述制樣筒底座的外側固定連接有制樣筒，所述橡膠膜與所述制樣筒接觸，所述制樣筒上設置有接縫，所述制樣筒上固定連接有多個均勻分布的卡槽緊箍，所述卡槽緊箍的內部通過螺紋連接有緊箍螺栓。

進一步，所述三瓣式圓形制樣筒的內部滑動連接有推頭圓餅，所述推頭圓餅的內部轉動連接有螺紋旋壓桿，所述螺紋旋壓桿的外側通過螺紋連接有反力架圓形蓋板，所述反力架圓形蓋板上開設有中心螺栓孔，所述反力架圓形蓋板上開設有多個均勻分布的連接螺栓孔，每個所述剛性反力柱上均通過螺紋連接有兩個對稱分布的螺栓帽，所述三瓣式圓形制樣筒的內部設置有兩個對稱分布的透水板，所述環形止水夾的上端的內部套接有試樣帽，所述試樣帽的一側固定連接有抽氣閥，所述試樣帽上中心至抽氣閥間開設有透氣孔。